1、Settlement trough parameters for tunnels in Irish glacial tills愛爾蘭冰川隧道的沉降槽參數(shù)B.A. McCabe，T.L.L. Orr , C.C. Reilly , B.G. Curran,導(dǎo)師 王海濤 道路與鐵道工程 蘇鵬,關(guān)鍵詞:橫向沉降曲線冰磧沉降槽寬度隧道體積損失泥礫土,摘要 冰磧(或泥礫)是愛爾蘭島上最普遍的沉積物。 在過去10年的東部地區(qū)，由于對重大建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和相關(guān)測試，這些冰磧的行為，尤其是都柏林泥礫土，現(xiàn)在被人們更好地理解了。盡管同一時(shí)期內(nèi)該國隧道活動(dòng)增加，但在冰川下的隧道化作業(yè)所引起的沉降方面有非常少的

2、記錄。本文介紹了兩處冰磧區(qū)域的橫向地表沉降數(shù)據(jù)。在都柏林港口隧道中，有4個(gè)剖面被認(rèn)為是“軟土地”的一部分。 據(jù)報(bào)道，在中部地區(qū)的馬林加，一個(gè)用于污水處理建造的管頂式微型隧道有九個(gè)剖面;其中一個(gè)是在鐵路路基的頂部測量的。用標(biāo)準(zhǔn)的高斯誤差函數(shù)來解釋被測量的集合，槽寬參數(shù)受細(xì)顆?；虼诸w粒的比例的影響。此外，還提供了最大槽沉降和體積損失的保守設(shè)計(jì)估算，并討論了泥礫土的影響。本文首次提供了預(yù)測愛爾蘭土壤隧道上方地表沉降的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。,研 究 目 的 沉降槽寬參數(shù) 最大槽沉降和體積損失的保守設(shè)計(jì)估算 泥礫土的影響,地表沉降槽斷面,隧道施工時(shí)沿與隧道縱向軸線垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)沉降槽。1969 年在當(dāng)時(shí)大量

3、隧道開挖施工引起的地表沉降實(shí)測資料的基礎(chǔ)上, Peck 系統(tǒng)地提出了 地層損失的概念和估算隧道開挖地表下沉的實(shí)用方法，即 Peck 公式，它已成為目前應(yīng)用最為廣泛地 預(yù)計(jì)隧道施工地表沉降的方法。所謂地層損失，是指隧道施工中實(shí)際開挖的土體的體積與竣工體積之 差。Peck 認(rèn)為，在不排水情況下隧道開挖所形成的地表沉降槽的體積應(yīng)等于地層損失。 -隧道開挖引起土層沉降槽曲線形態(tài)的分析與計(jì)算,Peck 公式如 下：,為距離隧道中心線為x 處的地表沉降值; 為隧道中心線處地表最大沉降值； x 為距隧道中心線的水平距離； 為地表沉降槽寬度系數(shù)， 即沉降槽曲線反彎點(diǎn)至隧道中心線的水平距離。,-隧道開挖引起土層

4、沉降槽曲線形態(tài)的分析與計(jì)算,地表沉降橫向分布近似為一正態(tài)分布曲線，如圖 1 所示。公式需要確定 和 兩個(gè)參數(shù)。因?yàn)榈乇沓两挡鄣捏w積應(yīng)等于地層損失 V 的體積，地表 沉降槽的體積可以通過積分得到：,求得 后，就可以得到 ，然后得到地表任一點(diǎn)的豎向沉降值。,-隧道開挖引起土層沉降槽曲線形態(tài)的分析與計(jì)算,地表以下土層沉降槽斷面,對于地表以下至隧道以上土層，地層損失的體積假設(shè)依然成立，就是說地表以下任一土層的沉降槽的體積等于地層損失，而且, 沉降槽仍為一正態(tài)分布曲線，隨著土層深度z 的增大，該土層距隧道頂部的垂直距離減小，土層的沉降槽曲線寬度系數(shù)將會(huì)減?。▓D2），于是，Smax和i兩個(gè)參數(shù)的取值會(huì)隨深

5、度變化而不同，它們均可表示為深度z的函數(shù)。,-隧道開挖引起土層沉降槽曲線形態(tài)的分析與計(jì)算,地表以下沉降槽寬度系數(shù),若要分析地表以下土層沉降槽曲線，首先需要 了解沉降槽寬度系數(shù)沿深度 變化的規(guī)律，這是分析地表以下土體沉降的關(guān)鍵。由于測量地表以下 土層沉降槽曲線寬度系數(shù) 的試驗(yàn)較為繁瑣，所以實(shí)測數(shù)據(jù)很少，而對于 的測量較為簡單， 其實(shí)測數(shù)據(jù)相對較多 和 成反比，所以可以通過 的數(shù)值來研究 沿深度變化的規(guī)律。,-隧道開挖引起土層沉降槽曲線形態(tài)的分析與計(jì)算,-砂土地層隧道開挖對地層位移影響的模型試驗(yàn)研究,最近的研究（Jones 2010）已經(jīng)表明，Zo值超過35m時(shí)，i和Zo之間的關(guān)系不是線性的，這比

6、本文中考慮的隧道深度要大。 比例常數(shù)k被稱為槽寬參數(shù)，并被認(rèn)為在很大程度上與建造方法無關(guān)（Mair and Taylor，1997）。,Mair和Taylor（1997）總結(jié)了大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論認(rèn)為0.4 k 0.6的粘土，k對粘土的剛度沒有依賴性。 相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示，砂土和礫石中的隕石呈現(xiàn)出更大的分散性，大部分?jǐn)?shù)據(jù)的界限為0.25 k 0.45。,在過度固結(jié)的粘土中，Vi通常用Macklin(1999)的方法估計(jì):,V取決于現(xiàn)在的穩(wěn)定數(shù)N與崩潰時(shí)的穩(wěn)定數(shù)Ntc之比，穩(wěn)定數(shù)N被定義為：,其中 為隧道軸水平的豎向總應(yīng)力， 為內(nèi)部支承壓力， 為粘土的不排水剪切強(qiáng)度。 Macl(1999)和D

7、evriendt(2010)提供了從各種實(shí)驗(yàn)研究中選擇Ntc的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，這些研究在組合時(shí)，跨度范圍很廣，可能覆蓋直徑和不受支撐的預(yù)直徑比。,當(dāng)方程 （8）和（9）與其他任何經(jīng)驗(yàn)公式一樣，應(yīng)謹(jǐn)慎使用，它們可以提供第一次估計(jì)，即由于在愛爾蘭地形條件下采用當(dāng)前的隧道方法進(jìn)行隧道掘進(jìn)而可能造成的體積損失。如果遇到泥礫土，這些數(shù)值可能會(huì)增加。,這篇論文整理愛爾蘭各類冰川隧道的經(jīng)驗(yàn)，以期提供初步的地表沉降的大小和范圍，這可以減少隧道的收縮效應(yīng)。從這項(xiàng)研究中可以得出一下結(jié)論： 對于冰川土壤，重要的是要確定控制沉降槽主要因素的覆蓋層是否具有細(xì)或粗材料的特征，因?yàn)槊糠N材料的k值已經(jīng)顯示出很大的差異。 正確的選擇對于獲得可靠的體積損失預(yù)測非常重要。 粗粒土的沉降槽槽寬度系數(shù)k值在0.2-0.3范圍內(nèi)，這是Mair和Taylor(1997)的砂礫石數(shù)據(jù)庫的最低值。 細(xì)土的k值在0.4-0.6范圍內(nèi)，與Mair和Taylor(1997)的clays數(shù)據(jù)庫一致。在軟、硬粘土隧道中獲得的k值之間沒有明顯的區(qū)別。 隨著時(shí)間的推移，在馬林加地區(qū)的土壤中的Smax與膨潤土流體的耗散有關(guān)，膨潤土流體是用來支持超長管道的。這些土壤中沒有隨時(shí)間的系統(tǒng)變化。所有的礫質(zhì)粘土都是軟質(zhì)的，固結(jié)沉降